Tyre shreds. Manual

(1) Projekteringsförutsättningar; (2) Redovisning i bygghandling; (3) Utförande; (4) Drift och underhåll; (5) Återbruk, deponering eller överlåtelse; (6) Kvalitetskrav och kontroll; Bilagor: (A) Varudeklaration teknik/miljö; (B) Tjälisoleringsmaterial i gång-cykelväg; (C) Projekteringsexempel: Bullervall; (D) Dräneringslager i topptäckning för deponi; (E) Hästsportanläggningar: Travbana och paddock; (F) Anmälan om användande av gummiklipp som konstruktionsmateria

Technical and environmental properties of tyre shreds focusing on ground engineering applications

This technical report is a state-of-the-art literature review regarding tyre shreds as a construction material for published material in English, Swedish and Norwegian languages. The main focus is to present the technical and environmental properties of tyre shreds focusing on the use of the material as unbound aggregates in foundation and geotechnical engineering applications. The technical properties of tyre shreds are relatively well investigated. In general, methods for determining technical properties for soils have been used in the studies. Compared to conventional soil materials like sand and gravel, tyre shreds are considered to be a lightweight material, bulk density 500-900 kg/m3 depending on compaction and overlaying pressure. The low thermal conductivity, 0.15-0.30 W/m,K, makes the material interesting for thermal insulation. The permeability is high,about 0.01 m/s, at overlaying pressures up to at least 200 kPa. Tyre shreds is a relatively weak material, Young’s modulus is approximately 1 MPa depending on overlaying pressure. Poisson’s ratio is typically 0.3. The stress-strain relationship is non- linear and the material becomes stiffer as the stress increases. The shear strength is high at large strains, effective cohesion intercept 0-82 kPa and effective friction angle 15–36º at 20 % strain, and low at smaller strains, effective cohesion intercept 0-12 kPa and effective friction angle 19-38º at 10 % strain. The durability of tyre shreds seems not to be a problem in applications where the material is not exposed to UV-radiation or heat. The environmental implications of using tyre shreds in ground engineering applications have here been studied by dividing the results into three different categories; chemical content, leachability and environmental response. Tyre shreds contain compounds that have a pollution potential, e.g. PAH, phenols and zinc. The leachability of most compounds is low under normal conditions in civil engineering applications, i.e. for pH 5-8 and water as a leaching agent. Ecotoxicological studies show that tyre leachate causes response in these tests. Compared to the European Unions classification for chemicals these responses are below hazardous limits. However, some other species studied are sensitive to tyre leachate. Field experiences of using tyre shreds shows, up to know, no measurable negative effects in surrounding environment. Tyre shreds have beneficial properties, e.g. low density, high hydraulic conductivity, low thermal conductivity and high shear strength at large strains. There are properties of tyre shreds which differs from soil materials like sand and gravel that must be especially considered in design, e.g. the elastic properties. There are several successful examples of use of tyre shreds in civil engineering applications, e.g. in road embankments, as thermal insulation layer, in lightweight embankments and as draining layers in landfills. There are also examples of not successful projects resulting in useful experiences in design work and limitations of the material. The environmental effects of using tyre shreds needs to be considered. Before use a site-specific evaluation is recommended where both the construction and surrounding environment are considered. Based on today’s knowledge the use of tyre shreds should be limited to above the ground-water table and, if high percolation is expected, to non-sensitive recipients where the potential accumulation of pollutants may not be a problem.Godkänd; 2004; 20061031 (ysko

Using tyre shreads as capping layer in a road constuction

Tyre shreds have been used as construction material in foundation engineering applications about 30 years, mainly in North America. Tyre shreds have interesting technical properties for foundation engineering applications such as low density, high draining capacity, and thermal isolation capability. In Europe the experiences are few in using tyre shreds in foundation engineering work. In this project tyre shreds have been used as capping layer for thermal insulation purposes in a test section of the national road 686 outside the city of Boden in northern Sweden. The road was reconstructed and paved in order to increase the bearing capacity. A 600 mm thick tyre shred layer was used as thermal insulation underlaying the sub-base material. The test site is divided into three test sections. In test section P1 crushed rock is used as sub-base material and in test section P2 air blast furnace slag as sub-base material. The third test section is used as a reference and consists of crushed rock as sub-base material without underlaying capping layer. The main objectives of the test site are to gain experience in using tyre shreds as a construction material, study the capacity of thermal insulation of the material and to study how to design the superstructure when using tyre shreds using the Swedish design practise for flexible pavement.Gummiklipp från uttjänta bildäck har använts som konstruktionsmaterial i anläggningstekniska sammanhang i 30 år, främst i Nordamerika. Gummiklipp har intressanta tekniska egenskaper som låg densitet, hög dränerande kapacitet och hög tjälisolerande förmåga. I Europa är erfarenheterna få avseende användande av materialet vid markbyggande. I detta projekt har gummiklipp använts som material i skyddslager i en provsträcka vid ombyggnation av väg 686 i Bodens kommun. Provsträckan består av tre delsträckor, en med bergkross (P1) och en med hyttsten (P2) som förstärkningslager. Den tredje delsträckan, referenssträckan, består av bergkross som förstärkningslager utan något underliggande skyddslager. I de byggda delsträckorna har utrustning installerats för mätning av temperaturer, tjälfronten, sättningar och lakvatten. De övergripande syftena med byggandet av provsträckan på väg 686 med gummiklipp som skyddslager är att erhålla kunskaper om att bygga med materialet, studera funktionen av materialet ur tjälisoleringssynpunkt och att undersöka hur överbyggnaden ska dimensioneras för att kompensera för materialets styvhet och elasticitet. Målen med provsträckan är att: a) Kunna genomföra mätningar och utvärdering av sättningar i gummiklippslagret, temperaturer och tjälgränsen i vägkonstruktionen, konstruktionens styvhet (bärförmåga) och lakvatten från konstruktionen.b) Öka kunskapen om gummiklipp som konstruktionsmaterial i en vägkonstruktion. Rapporten omfattar arbetet och utvärderingen av resultat fram till färdigställandet av vägsträckan samt inledande observationer av slitlagret. Utvärderingen av den slutliga konstruktionen och dess funktion kommer att redovisas i senare arbete. Baserat på dimensioneringsarbetet, grundat på de modeller som föreskrivs i ATB VÄG, som är genomfört i denna studie kan följande slutsatser dras för aktuell vägkonstruktion: a) Livslängden på beläggningen är dimensionerande. Den nödvändiga tjockleken på vägöverbyggnaden för att motverka det mjuka skyddslagret medför en betydligt längre livslängd för terrassen än för beläggningen.b) Resultaten från de använda dimensioneringsprogrammen, PMS OBJEKT 3.0 och EVERSTRESS 5.11 vid samma förutsättningar, är till vissa delar olika. c) Utvärdering av den färdigbyggda konstruktionen rekommenderas för att bestämma en representativ styvhetsmodul som kan användas för dimensionering med de linjärelastiska materialmodeller som föreskrivs idag i ATB VÄG. Gummiklipp kan hanteras med konventionell utrustning som används vid vägbyggande. Banddrivna fordon är dock att föredra för utläggning och justering av utlagda lager på grund av punkteringsrisken. I vissa avseenden är gummiklipp mer lätthanterligt än konventionella vägbyggnadsmaterial som bergkross och friktionsjord, exempelvis håller materialet ihop bättre. Till nackdelarna hör att när väl materialet har packats är det svårt att justera eftersom omkringliggande gummiklipp följer med som sjok. Det är svårt att i fält avgöra hur stor effekt packningsarbetet har på gummiklippet och att exakt bedöma hur tjocka de överlagrande materialen blir eftersom gummiklippet komprimeras då det belastas. Baserat på de fallviktsmätningar som utfördes på konstruktionen med 600 mm gummiklipp överlagrat av 500 mm förstärkningslager med 26, 38 och 50 kN slaghöjd kan följande konstateras: a) Responsen vid belastning av 26 kN, deflektionen på vägytan från belastningscentrum och utåt, överensstämde med responsmodellen för utvärdering av fallviktsmätning vilket inte var fallet för 38 och 50 kN slaghöjd. De uppmätta deflektionerna för 50 kN slaghöjd låg utanför deflektionssensorernas mätområde. b) Det utvärderade medelstyvhetsmodulerna för gummiklippslagret varierade mellan 5-10 MPa för slaghöjderna 26, 38 och 50 kN. Medelstyvhetsmodulen är låg, jämförbar med lera i en underbyggnad, och variationen mellan högsta och lägsta styvhetsmodulen är liten jämfört med konventionella vägöverbyggnadsmaterial.c) Fallviktsmätningarna visade ingen skillnad i styvhet mellan hyttsten och bergkross som förstärkningslager men okulära observationer indikerar att överbyggnaden med bergkross var styvare.d) Styvhetsmodulen för gummiklippet beräknades med en 4-lagers responsmodell. Resultaten visar att utifrån de fallviktsdata som är tillgängliga låg styvhetsmodulen i gummiklippslagret mellan 2-300 kPa beroende på antagna styvhetsmoduler för de övriga lagren i modellen. De omedelbara sättningarna (kompressionen) i konstruktionen, orsakade av belastningen av 500 mm förstärkningslager, uppgick i genomsnitt till ca. 40% för P1 med bergkross som förstärkningslager och ca. 14% för P2 med hyttsten som förstärkningslager. Långtidssättningarna efter 2 månaders belastning av 500 mm förstärkningslager och trafik, uppgick i genomsnitt till 4,5% för delsträcka P1 och 2,1% för delsträcka P2 . Mätningar av temperaturer och tjälfronten i vägkonstruktionen under vinter och tjällossning visar att gummiklippslagret, i jämförelse med referenssträckan, har en tjälisolerande effekt. Lakvattenanalyserna visar att vissa grundämnen anrikas i lakvattnet jämfört med referenssträckan. De ämnen som anrikas mest i P1 med bergkross som förstärkningslager är järn (9 ggr), aluminium (8 ggr) och bly (5 ggr). För P2 med hyttsten som förstärkningslager anrikades bl.a. koppar (267 ggr), bly (71 ggr), kalium (52 ggr), zink (36 ggr) och svavel (17 ggr). Av PAH- föreningar detekterades naftalen, acenaften, fluoren och fenantren i lakvattnet. Lakvattnet i referenssträckan räckte inte till för analys av PAH som jämförelse. Inga av de detekterade PAH-föreningarna räknas till de cancerogena av de sk. 16 EPA PAH-föreningarna. Dominerande PAH-förening var naftalen, 17 µg/l i P1 med bergkross som förstärkningslager och 12 µg/l i P2 med hyttsten som förstärkningslager. Övriga detekterade PAH-föreningar var under 0,5 µg/l. Fler undersökningar behöver göras på lakvattensammansättningen för att se om emissionerna är representativa under en längre tidsrymd eller om de antar andra nivåer efter det att konstruktionen färdigställts.Godkänd; 2004; 20070108 (mlk

Use of tyre shreds in civil engineering applications : technical and environmental properties

End-of-life tyres are a disposal problem regarding the large volumes produced every year. Tyre shreds are primarily produced to reduce the transportation volumes of end-of-life tyres after collection. Within the European Union, there is a ban for landfilling tyre material in order to reduce the total landfilling volumes and to encourage recycling measures. Until recently the main disposal option has been energy recovery in industrial processes. However, legislation acts has recently been taken in the European Union to encourage recycling and recovery of end-of-life-tyres and re-use of tyre materials in construction works is listed as one disposal option.Tyre shreds possess interesting technical properties that could be beneficially used in civil engineering applications. Some characteristic properties of tyre shred materials are the low density, high elasticity, low stiffness, high drainage capacity and high thermal insulation capacity. These properties open up possibilities for utilisation of the material in an innovative manner.The overall aim of this thesis work has been to describe and evaluate tyre shreds as a civil engineering construction material from environmental and technical point of view. The thesis work has included laboratory tests and full scale field tests to investigate technical and environmental properties of tyre shreds and to investigate the tyre shred material behaviour in a real road construction. Furthermore, the state-of-the-art knowledge in the area has also been analysed and presented.In the laboratory studies technical properties focused on compaction and compression behaviour of tyre shreds have been investigated. In a field study of a built road, tyre shreds has been tested and evaluated, during four years, as lightweight fill and frost insulation material. Environmental properties of tyre shreds, mainly leaching characteristics, have been studied in laboratory tests and monitored in two full scale field tests.Based on the results in the laboratory studies a model is proposed for evaluation of stressstrain properties and prediction of compression behaviour. Recommendations for construction works and pavement design are suggested based on the road construction field study results.Conclusions regarding the studied leaching properties of tyre shreds, based on the laboratory tests and the field monitoring, are that zinc and iron are the metals mainly released and that the release of the studied organic compounds, i.e. PAH and phenols, are low. From an environmental point-of-view focus should be moved from PAH-compounds towards other compounds that are more interesting from mobility perspective and lack of knowledge. It is concluded from this thesis work that PAH is not a pollution problem in the area of use of tyre material covered by this work.Applications where tyre shreds have been successfully utilised as construction material, are e.g. as draining layers in landfills and as material in trotting tracks and paddocks. The utilisation of the material in trotting tracks and paddocks is especially interesting since the unique elasticity of the material is utilised. The potential of utilising tyre shreds in civil engineering construction is big. Since the available amounts of material is limited there is a possibility to direct the use of tyre shreds to the most favourable applications of tyre shreds and still solve the disposal problem of end-of-life tyres.Uttjänta däck är ett avsättningsproblem avseende de stora volymerna som produceras varje år. Däckklipp produceras främst med avseende på att reducera transportvolymen av insamlade däck. Inom EU har det införts ett förbud mot att deponera däck och däckklipp för att dels reducera den totala volymen avfall som deponeras och dels för att uppmuntra återvinning av däckmaterial. Den huvudsakliga avsättningen för uttjänta däck har fram tills nu varit energiåtervinning, främst inom cementindustrin.Däckklipp har intressanta tekniska egenskaper som fördelaktigt kan utnyttjas i anläggningstekniska tillämpningar. Karakteristiska egenskaper för däckklipp är låg densitet, hög elasticitet, låg styvhet, hög dränerande och hög värmeisolerande förmåga. Kombinationen av dessa egenskaper möjliggör tekniskt innovativa lösningar inom anläggningsbyggande.Det övergripande syftet med avhandlingen har varit att beskriva och utvärdera däckklipp som ett anläggningsmaterial ur både teknisk och miljömässig synvinkel. Arbetet har inkluderat både laboratorie- och fullskaleförsök för att utreda tekniska, miljö- och anläggningstekniska egenskaper. Vidare har det aktuella kunskapsläget om däckklipp som anläggningsmaterial utvärderats och presenterats.I laboratorieförsök har tekniska egenskaper med fokus mot packnings- och kompressionsegenskaper för däckklipp undersökts. I ett fältförsök har en vägkonstruktion med däckklipp som lättfyllnads- och tjälisoleringsmaterial byggts och utvärderats under fyra år. I laboratorieförsök har lakningsegenskaper för däckmaterial och miljöövervakningsprogram för tre olika konstruktioner utvärderats.Baserat på laboratoriestudier har en utvärderingsmodell för spännings-töjningsegenskaper och beräkning av kompression föreslagits. Rekommendationer för anläggningsteknik och vägdimensionering presenteras baserat på utvärderingen av vägkonstruktionen.Slutsatser baserat på lakningsstudierna i laboratoriemiljö och utvärderingen av miljöövervakningsprogrammen för fältkonstruktionerna är att de metaller som främst lakar ut är zink och järn och att lakningen av de studerade organiska föreningarna, d.v.s. PAH och fenoler, är låg. Från ett miljöperspektiv bör fokus flyttas från PAH mot organiska föreningar som har hög mobilitet och där kunskapsläget är lågt. Slutsatsen i detta arbete är att PAH-föreningar inte utgör ett föroreningsspridningsproblem för konstruktioner med däckklipp.Tillämpningar där däckklipp framgångsrikt har använts som konstruktionsmaterial är t.ex. i dräneringslager i deponier, i travbanor, och i paddockar. Användningen av däckklipp i travbanor och paddockar är särskilt intressant eftersom belastningen på hästarnas ligament kan minskas.Potentialen att använda däckklipp som ett anläggningsmaterial är stor. Eftersom tillgången är begränsad finns det en möjlighet att styra användningen till de lösningar där materialet används optimalt, både tekniskt och miljömässigt, och ändå avsätta all tillgänglig volym uttjänta däck.Godkänd; 2006; 20070108 (mlk

Vägytemätning för utvärdering av vägar vintertid

Modellering av differentiellt tjällyf

Deformationer i undergrund : Litteratursammanställning och analys

Det är troligt att tyngre bruttovikter kommer att tillåtas på åtminstone delar av vägnätet och andelen dispenstrafik har ökat. I denna rapport har en kartläggning över effekter av tung trafik och axelgrupper har på undergrunden. Utifrån litteraturgenomgången kan man dra slutsatsen att det ur ett vägnedbrytningsperspektiv är bättre, för samma bruttovikt, att fördela lasten på fler axlar. För belastningen i beläggningen är det i allmänhet bättre att ha lasten fördelad på flera axlar i axelgruppen. För undergrunden är det inte självklart så. Det finns en rad faktorer som verkar för ökade permanenta deformationer när lasten fördelas på axelgrupper med flera axlar genom olika effekter av amverkan mellan belastningspunkterna längre ner i konstruktionen.För att minska de permanenta deformationerna i undergrunden är det önskvärt att maximera avståndet mellan belastningspunkterna, öka lastspridningen och minska vattenkvoten i undergrundsmaterialet. Lastspridningen kan ökas genom förstärkning av överbyggnad kvalitetsmässigt eller ökad tjockleken på verbyggnaden. Dränering är den andra insatsen som kan genomföras för att minska de permanenta deformationerna. Laboratoriestudier visar att packning på den torra sidan om optimal vattenkvot bestämd genom Proctorförsök ger mindre permanenta deformationer vid cyklisk belastning. Det bör utredas närmare med tanke på att gängse praxis i Sverige är att packa med vattenöverskott eftersom det är gynnsamt för att nå optimal vattenkvot.Godkänd; 2015; Bibliografisk uppgift: Projekt A2014:03; 20160331 (tomede

Vägytemätning för utvärdering av vägar vintertid

Modellering av differentiellt tjällyf

Gummiklipp som konstruktionsmaterial i mark- och anläggningstekniska tillämpningar

I och med EG:s avfallsdirektiv från 1999 är det förbjudet att deponera hela däck från och med 2003 och förbjudet att deponera fragmenterade däck (gummiklipp) från och med 2006. Lagstiftningen syftar till ökad återanvändning eller återvinning av uttjänta däck. I Nordamerika, där liknande lagstiftning finns, har hela och fragmenterade däck använts i 30 år i vägbyggnadssammanhang som bland annat tjälisolerings- och lättfyllnadsmaterial. Syftet med detta licentiatarbete är att samla ihop och värdera den idag tillgängliga kunskapen om gummiklipps tekniska och miljömässiga egenskaper samt skaffa praktisk erfarenhet av att använda materialet i mark- och anläggningstekniska tillämpningar. Med gummiklipp avses fragmenterade däck där de enskilda bitarna varierar från ca. 30×30 mm2 till ca. 100×300 mm2. De övergripande målen med detta licentiatarbete är att: a) Identifiera, analysera och presentera den idag tillgängliga kunskapen om gummiklipps tekniska och miljömässiga egenskaper kopplat till mark- och anläggningstekniska tillämpningar. b) Genom egna fält- och laboratorieförsök skaffa praktisk erfarenhet av att använda materialet i vägkonstruktioner. c) Ge rekommendationer angående användande av materialet i mark- och anläggningstekniska tillämpningar. En vägsträcka med gummiklipp som skyddslager har byggts och utvärderats. Utrustning har installerats i vägkonstruktionerna för mätning av temperaturer, tjälfronten, sättningar och lakvatten. Konstruktionernas styvhet har bestämts genom fallviktsmätning. Tekniska egenskaper och erhållet lakvatten har jämförts mellan provsträckor och referenssträckan. Syftet med byggandet av provsträckan med gummiklipp som skyddslager är att: a) Erhålla kunskaper om att bygga med materialet. b) Studera funktionen av materialet ur tjälisoleringssynpunkt. c) Studera hur överbyggnaden ska dimensioneras för att kompensera för elasticiteten och styvheten i materialet. Målet med teststräckan är att kunna genomföra mätningar och utvärdering av sättningar av gummiklippslagret, temperaturer och tjälgränsen i vägkonstruktionen, konstruktionens styvhet (bärförmåga) och lakvatten från konstruktionen. Litteraturstudien visar att de karakteristiska egenskaperna för gummiklipp, i jämförelse med friktionsjord, är att materialet är lätt (låg densitet), elastiskt, dränerande och värmeisolerande. Gummiklipp är ett relativt kompressibelt material och många tekniska egenskaper beror av aktuell belastning. Materialet blir styvare med ökad belastning. De ämnesgrupper hos gummiklipp som främst är undersökta ur miljösynpunkt är metaller, PAH och i viss mån fenoler. I en anläggningsteknisk tillämpning är det normalt vattenburna föroreningar som är av intresse för vilken miljöpåverkan materialet kan ha på omgivningen. Lakförsök visar att metaller lakar ut från däcklipp, främst järn, koppar, mangan och zink. Metalläckaget är av samma storleksordning som för bergmaterial. Av studerade organiska föreningar lakar PAH och fenoler ut, i låga koncentrationer. Toxikologiska studier visar att lakvatten från däckmaterial har påvisbar negativ effekt på organismer. Färskt däckmaterial uppvisar större negativ respons på organismer än äldre material. Vägen med gummiklipp i skyddslager byggdes under perioden 2002-2003. Dimensioneringsarbetet med provsträckan visade att den uppskattade livslängden på konstruktionen inte påverkades nämnvärt av att styvhetsmodulen för skyddslagret varierades inom intervallet 0,25-2,0 MPa. Gummiklipp kan hanteras med konventionell utrustning som används vid vägbyggande. I vissa avseenden är gummiklipp mer lätthanterligt än konventionella vägbyggnadsmaterial som bergkross och friktionsjord, exempelvis håller materialet ihop bättre. Utvärderingen av vägkonstruktionen fram till färdigställandet av vägen visade att: a) Den utvärderade bärförmågan hos gummiklippslagret var lägre än förväntat. b) Den primära kompressionen av gummiklippet skilde mycket i storlek mellan de två delsträckorna med olika material i förstärkningslagret. c) Gummiklipp har en tjälisolerande förmåga. d) Gummiklippen lakar ut små mängder metaller och PAH. PAH-halterna var något högre än förväntat. Den färdigställda vägkonstruktionen kommer framledes att utvärderas fortlöpande dels för att jämföra dimensioneringsresultaten med verkliga konstruktionens egenskaper avseende bärförmåga och livslängd, och dels för att följa upp deformationer och tjälisoleringsförmåga samt bestämma lakvattnets sammansättning. Utifrån kunskapsnivån avseende de tekniska parametrarna som redovisats i denna avhandling kan tillämpningar pekas ut där kunskapsläget är tillräckligt för att rent tekniskt kunna använda materialet och tillämpningar där forskningsbehovet är större. Tillämpningar där tillräcklig kunskap avseende tekniska egenskaper idag kan anses finnas är bankfyllningar, dräneringslager, tjälisolering och motfyllnad. De tekniska begränsningarna som idag finns när det gäller användning av gummiklipp rör främst de elastiska egenskaperna i materialet, främst avseende styvhet och kompressibilitet. Miljöaspekten måste beaktas vid användning av gummiklipp. Vid känsliga recipienter och där avrinningsvatten kan ansamlas i små volymer kan materialet i extremfallet innebära en negativ påverkan. Placerat i applikationer där perkolationen är liten och kontakttiden mellan vatten och gummiklipp är kort bör materialet inte innebära mer påverkan än andra material. Uppföljningsstudier av provobjekt där gummiklipp använts som skyddslager i vägar och bankfyllnader visar att metaller och organiska ämnen lakar ut i låga koncentrationer från konstruktionerna.Godkänd; 2004; 20061031 (ysko)</p

Effects of external water-level fluctuations on slope stability

There is a worldwide increasing need of land-use in costal/waterfront areas. All kinds of changes of geotechnical conditions in these areas pose potentially slope instability and jeopardized values of property and life. Soil slopes are affected by water-level fluctuations originating from as well tides and other waves, as non-natural sources such as watercourse regulation for irrigation, freshwater provision, and/or hydropower production. Due to a growing use of non-regulated energy sources (e.g. wind and solar), the need of energy balancing and storage is increasing. Also techniques such as pumped hydropower storage (PHS), which may be associated with significant water-volume changes in the reservoirs, are growing globally. This is expected to involve variations of hydropower reservoir water levels; hour to hour, day to day and/or seasonally. In this paper geotechnical effects of water-level fluctuations on slope stability are reviewed; relevant inter-disciplinary findings are presented, adventurous simplifications and/or inadvertencies are underlined, and potential improvement areas are identified. A lot of research has been carried out focused on coastal erosion; mainly aimed to investigate tide-water influence on slope-profile development, and quantification of sediment production. On the other hand, studies on effects of water-level changes on geotechnical conditions in adjacent soil structures have been predominantly concerning embankment dams. In addition, studies addressing processes in natural slopes and banks are often environmentally oriented, rather than focused on slope stability. Since also water-level rise (not only drawdown) has been shown to significantly influence slope stability, further investigation of processes of suction loss, effects of rapidly increased water pressures, and retrogressive failure development is needed. Long-term views are often missing; analyses tend to involve few rise-drawdown cycles, soil materials are deficiently described, and limited attention is put on constitutive models used. Reliable integration of seepage effects on soil-property changing requires consideration of as well acute effects as long-term changes. Therefore, proper consideration of internal erosion is central. Given the critical relationship between pore pressure, soil strength, and soil-deformation, analyses have to be performed using robust simulation approaches. The terms “simplicity” and “applicability”—promoting use of limit-equilibrium methods—should more often be set in relation to accuracy and robustness provided by use of methods considering also deformations.Validerad; 2014; 20140404 (johjen)</p

Modelling approaches considering impacts of water-level fluctuations on slope stability

Waterfront slopes are affected by water-level fluctuations originating from as well natural sources (e.g. tides and wind waves), as non-natural sources such as watercourse regulation involving daily or hourly recurring water-level fluctuations. Potentially instable slopes in populated areas means risks for as well property as human lives. In this study, three different approaches used for hydro-mechanical coupling in FEM-modelling of slope stability, have been evaluated. A fictive slope consisting of a till-like soil material has been modeled to be exposed to a series of water-level fluctuation cycles (WLFC’s). Modelling based on assuming fully saturated conditions, and with computations of flow and deformations separately run, has been put against two approaches being more sophisticated, with unsaturated-soil behavior considered and with computations of pore-pressures and deformations simultaneously run. Development of stability, vertical displacements, pore pressures, flow, and model-parameter influence, has been investigated for an increased number of WLFC’s. It was found that more advanced approaches did allow for capturing larger variations of flow and pore pressures. Classical modelling resulted in smaller vertical displacements, and smoother development of pore-pressure and flow. Flow patterns, changes of soil density (linked to volume changes governed by suction fluctuations), and changes of hydraulic conductivity, are all factors governing as well water-transport (e.g. efficiency of dissipation of excess pore pressures) as soil-material transport (i.e. susceptibility to internal erosion to be initiated and/or continued). Therefore, the results shown underline potential strengths of sophisticated modelling. Parameter influence was shown to change during water-level cycling.Validerad; 2014; 20140630 (johjen)</p